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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA GIOVANNA RIBEIRO NUNES GERAÇÃO E TRATAMENTO DE EFLUENTES DA INDÚSTRIA TÊXTIL

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA

GIOVANNA RIBEIRO NUNES

GERAÇÃO E TRATAMENTO DE EFLUENTES DA INDÚSTRIA TÊXTIL

UBERLÂNDIA 2019

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GIOVANNA RIBEIRO NUNES

GERAÇÃO E TRATAMENTO DE EFLUENTES DA INDÚSTRIA TÊXTIL

Monografia de Graduação apresentada à Universidade Federal de Uberlândia como parte dos requisitos necessários para aprovação na disciplina de Projeto de Trabalho de Conclusão de Curso.

Orientadora: Prof. Dra. Patrícia Angélica Vieira

UBERLÂNDIA 2019

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GERAÇÃO E TRATAMENTO DE EFLUENTES DA INDÚSTRIA TÊXTIL

Dissertação aprovada para conclusão da disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso da graduação em Engenharia Química na Universidade Federal de Uberlândia(MG), pela banca examinadora formada por:

Uberlândia, 12 de dezembro de 2019

________________________________________

Prof. Dra. Patrícia Angélica Vieira (FEQUI/UFU)

________________________________________

Profa. Dra. Fabiana Regina Xavier Batista (FEQUI/UFU)

________________________________________

Dra. Natália Mazzarioli Terra (FEQUI/UFU)

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AGRADECIMENTOS

Gostaria de deixar registrada minha gratidão a todos aqueles que estiveram do meu lado em mais esta vitória.

A Deus, me dando forças quando achei que não conseguiria mais.

Aos meus pais, Valdir e Marley, por estarem a meu lado em qualquer situação.

A minha irmã, Isabela, por sempre confiar em mim e ser um ponto de apoio.

Ao meu namorado, Leonardo, por nunca me deixar desanimar.

Aos meus amigos mais próximos por tornarem meus dias mais leves e me ajudarem a seguir em frente.

À minha orientadora, Patrícia, por todos os ensinamentos, dedicação e compreensão, mesmo de longe.

Aos colegas da PepsiCo por todo o companheirismo.

À Faculdade de Engenharia Química por tanto conhecimento repassado todos esses anos.

À Universidade Federal de Uberlândia por me proporcionar um ensino gratuito e de qualidade. Espero um dia ser motivo de orgulho para toda essa universidade que me acolheu tão bem.

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RESUMO

A indústria têxtil brasileira é a segunda maior empregadora da indústria de transformação, o que mostra sua grande importância no cenário nacional. Esta atividade é potencialmente geradora de poluição, devido à geração de efluentes com características de difícil degradação pela presença, em grande parte, dos corantes, que são utilizados na coloração dos tecidos e não se fixam totalmente durante o processo do tingimento, sendo gerados como contaminantes. Desta maneira, diferentes tratamentos são estudados e testados visando minimizar a carga poluidora destes efluentes e, consequentemente, seu dano ao meio ambiente.

Destaca-se como tratamento a adsorção, processo físico-químico em que um material adsorvente é capaz de retirar moléculas específicas de um meio líquido.

Assim, foram estudados livros, monografias, teses e artigos para apresentar o processo industrial têxtil e sua geração de resíduos, bem como possibilidades de tratamento e/ou reutilização destes efluentes. Foi realizado também um estudo de caso sobre tratamento de efluente têxtil através de adsorção utilizando resíduo siderúrgico como adsorvente. Além disso, foi analisada a possibilidade de reutilização do efluente no próprio processo através da comparação de seu pH, dureza e teor de ferro com parâmetros limites propostos na literatura. Através desta análise, concluiu-se que os parâmetros não estavam adequados, e se torna cada vez mais necessária a busca por tratamentos que sejam eficientes na remoção da coloração e de outros aspectos críticos dos efluentes têxteis, para que seja possível reutilizar estes efluentes ou mesmo realizar sua disposição de forma segura.

Palavras-chave: efluentes; corantes; adsorção.

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ABSTRACT

The brazilian textile industry is the second largest employer of the manufacturing industry, what shows its great importance. This activity as a potential source of pollution due to the generation of effluents with difficult degradation characteristics, due to the presence of dyes in these effluents, which are used in the coloration of fabrics and do not fully fix during the dyeing process. Then, different treatments are studied and tested in order to minimize the pollutant load of these effluents and, consequently, their damage to the environment. Adsorption method stands out as a physicochemical process in which an adsorbent material is capable of removing specific molecules from a liquid medium. Then, books, monographs, theses and articles were studied to present the textile industrial process and its waste generation, as well as the subsequent treatment and / or reuse of these effluents. A case study on textile effluent treatment by adsorption using steel residue as adsorbent was also carried out. The possibility of reusing the effluent in the process was analyzed by comparing its pH, hardness and iron content with parameters proposed in the literature. It was concluded that the parameters weren’t suitable.

Therefore, it is becoming increasingly necessary to search for treatments that are efficient in removing the color and other critical aspects of textile effluents, so that these effluents can be reused or even disposed of safely.

Keywords: effluents; dyes; adsorption.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1– Subdivisões e exemplos de fibras têxteis ... 16

Figura 2- Comparativo entre as fibras naturais e químicas no Brasil. ... 17

Figura 3 - Exemplo de grupo cromóforo (A) e auxocromo (B) -... 19

Figura 4 – Etapas do Processo Produtivo da Indústria Têxtil ... 23

Figura 5- Carda industrial ... 25

Figura 6– Passadeira industrial ... 25

Figura 7- Processo de urdição ... 26

Figura 8- Engomadeira ... 27

Figura 9– Foto de malharia ... 28

Figura 10- Tear de tecelagem plana ... 29

Figura 11- Equipamento para tingimento têxtil. ... 30

Figura 12– Utilização de água nas etapas do processo ... 35

Figura 13- Geração de resíduos durante o processo sirúrgico... 40

Figura 14– Tratamento por sistema de lodos ativados ... 43

Figura 15- Análise de difração de raios-x (DRX) do resíduo siderúrgico ... 54

Figura 16- Análise de fluorescência de raios-X (FRX) do resíduo siderúrgico ... 55

Figura 17- Micrografia obtida por MEV para o resíduo. Magnitude de aumento de 58 vezes. ... 55

Figura 18- Micrografia obtida por MEV/EDS para o resíduo. Magnitude de aumento de 58x. ... 56

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Estimativa de demanda e consumo de água por setor industrial ... 15

Tabela 2– Classificação dos corantes de acordo com sua estrutura química ... 20

Tabela 3 - Classificação dos corantes de acordo com sua fixação à fibra. ... 21

Tabela 4 - Objetivos dos processamentos da fibra. ... 24

Tabela 5 – Tipos de engomantes para cada fibra. ... 27

Tabela 6 – Resíduos sólidos gerados em cada etapa do processo. ... 32

Tabela 7 – Condições de Lançamentos para efluentes industriais. ... 44

Tabela 8 – Condições de Lançamento de efluentes segundo o COPAM. ... 46

Tabela 9 - Condições experimentais dos ensaios ... 52

Tabela 10 - Resultados da caracterização do efluente. ... 53

Tabela 11 - Remoção de COT (%) após a adsorção ... 56

Tabela 12 - Remoção de cor (%) após a adsorção. ... 57

Tabela 13 - Parâmetros da água de entrada nas fases do processo têxtil. ... 58

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SUMÁRIO

1.INTRODUÇÃO ... 11

2.REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 13

2.1 A Indústria Têxtil no Brasil ... 13

2.1.1 Matérias-primas ... 14

2.1.1.1 Água ... 14

2.1.1.2 Fibras têxteis ... 16

2.1.1.2.1 Fibras Naturais ... 17

2.1.1.2.2 Fibras químicas ... 18

2.1.1.3 Corantes ... 19

2.1.2 Etapas do Processo Produtivo ... 23

2.1.2.1 Fiação ... 24

2.1.2.2 Tecelagem ... 25

2.1.2.2.1 Urdição ... 26

2.1.2.2.2 Engomagem ... 26

2.1.2.2.3 Malharias ... 27

2.1.2.2.4 Tecelagem de tecidos planos ... 28

2.1.2.3 Desengomagem ... 29

2.1.2.4 Lavagem ... 30

2.1.2.5 Secagem ... 31

2.1.3 Resíduos ... 31

2.1.3.1 Resíduos líquidos ... 31

2.1.3.2 Resíduos sólidos ... 32

2.1.3.3 Resíduos gasosos ... 33

2.2- Efluentes da Indústria Têxtil ... 34

2.3- Tratamentos de Efluentes da Indústria Têxtil ... 36

2.3.1- Tratamentos Físico-Químicos ... 37

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2.3.1.1 Coagulação e Floculação ... 37

2.3.1.2 Processos Oxidativos Avançados (POAs) ... 38

2.3.1.3 Adsorção ... 39

2.3.1.3.1 Adsorção utilizando resíduos siderúrgicos ... 39

2.3.2- Tratamento Biológico ... 41

2.3.2.1 Tratamentos anaeróbios ... 42

2.3.2.2 Tratamentos aeróbios ... 42

2.4 Legislação de Efluentes Têxteis ... 43

2.4.1 CONAMA ... 43

2.4.2 COPAM ... 45

2.5 Reuso e Reaproveitamento do Efluente Tratado ... 47

3.ESTUDO DE CASO ... 50

3.1 Estudo da Eficiência de Resíduo Siderúrgico no Tratamento de Efluentes Têxteis ... 50

3.2 Material e Métodos ... 50

3.2.1- Coleta das Amostras ... 50

3.2.2- Caracterização do Efluente têxtil ... 50

3.2.3 Coleta e caracterização do material adsorvente: resíduos siderúrgicos ... 51

3.2.4 Procedimentos experimentais ... 51

3.3 Resultados e Discussão ... 52

3.3.1 Caracterização do efluente têxtil ... 52

3.3.2- Caracterização dos resíduos siderúrgicos ... 54

3.3.3- Eficiência do resíduo siderúrgico no tratamento de efluentes ... 56

3.4 Conclusão – Estudo de Caso ... 59

4.CONCLUSÃO DO TRABALHO ... 60

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1. INTRODUÇÃO

A indústria têxtil no Brasil tem grande valor socioeconômico, sendo a segunda maior empregadora da indústria de transformação, com aproximadamente 1,6 milhões de empregados diretos, além do país ser o 5º maior produtor mundial de têxteis (ABIT, 2018). Mas, apesar de todos os benefícios econômicos, esse segmento industrial é um dos maiores consumidores de água quando comparado aos diferentes setores industriais.

Segundo dados da Unesco (2018), mais de dois bilhões de pessoas não têm acesso à água potável e mais que o dobro deste número não possui acesso a saneamento básico. Com o rápido crescimento da população global, estimada para dez bilhões em 2050, a demanda por água deve aumentar cerca de um terço até 2050. Ao mesmo tempo, de acordo com Pajootan et al. (2012), o efluente têxtil é um dos mais poluentes ao meio ambiente, devido à sua forte coloração, elevada quantidade de sólidos suspensos, grandes variações de pH, alta demanda de oxigênio e elevada toxicidade. Essas características são capazes de causar grande degradação aos ecossistemas aquáticos. A coloração, além de causar impacto visual, pode ser fonte de substâncias tóxicas, devido aos componentes presentes nos corantes, e também interfere na penetração de luz na camada de água, diminuindo os níveis de oxigênio e podendo ocasionar a morte de peixes e outros organismos (RITTER, 2016).

A etapa de tingimento é a que apresenta os maiores riscos ao meio ambiente devido à grande utilização de corantes orgânicos, sais e aditivos, além de consumir enormes volumes de água e gerar grandes quantidades de efluentes (MERZOUK et al., 2011). Segundo Revankar e Lele (2007), grande parte da carga orgânica de corantes que entram no meio ambiente é através dos efluentes industriais têxteis.

A legislação ambiental, por meio da Resolução CONAMA nº 430/2011, estabelece os padrões e critérios de lançamento dos efluentes nos corpos hídricos, de modo que as características de qualidade dos mesmos não sejam alteradas e que o equilíbrio dos ecossistemas seja preservado. Dessa forma, é necessário realizar o tratamento dos efluentes da forma mais adequada possível.

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De modo geral, as indústrias utilizam a combinação de dois ou mais sistemas para tratamento, dependendo do tipo de efluente, da sua característica e do destino dado ao efluente tratado, combinando processos físico-químicos e biológicos (SOLIS et al., 2012).

Desta forma, o objetivo deste trabalho foi apresentar o processo industrial têxtil, desde suas matérias-primas até a geração de resíduos, descrevendo as formas de tratamento mais empregadas e as possibilidades de reutilização dos efluentes tratados. Além disso, também foram abordados os demais resíduos gerados por esta atividade, a legislação pertinente e um estudo de caso sobre a temática tratamento de efluente da indústria têxtil.

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2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 A Indústria Têxtil no Brasil

No Brasil, a indústria têxtil é notável no que diz respeito à geração de empregos e riqueza. Dados da Associação Brasileira da Indústria Têxtil – ABIT (2018) constatam que o Brasil é o quarto maior produtor de malhas e denim no mundo, gerando 16,7% dos empregos e 5,7% do faturamento das empresas de transformação. Este setor emprega 1,5 milhão de brasileiros diretamente e 8 milhões de brasileiros indiretamente.

O setor têxtil conta com aproximadamente 30 mil empresas em todo o território nacional, sendo que as regiões sul e sudeste são as que apresentam maior quantidade de unidades fabris instaladas. O faturamento da cadeia têxtil e de confecção brasileiro é anualmente de aproximadamente US$ 51,58 bilhões (ABIT, 2018), o que mostra a grande relevância do setor em território nacional.

Por outro lado, analisando a Resolução CONAMA Nº 237, de 19 de dezembro de 1997, observamos que, entre as atividades potencialmente geradoras de poluição, encontram-se as indústrias têxteis, de vestuário, calçados e artefatos de tecidos, que assim são classificadas pois seus efluentes apresentam características de difícil degradação ao meio ambiente. Isto ocorre, principalmente, pela presença dos corantes, que são extensivamente utilizados na coloração de tecidos e não se fixam totalmente aos tecidos durante o processo de tingimento.

A maior parte dos corantes fabricados destina-se a indústria têxtil, mas as indústrias de artefatos de couro, papel, indústrias alimentícias, de cosméticos, tintas e plásticos também possuem alta demanda destes produtos. Como a procura é muito grande e diversa, os químicos são desafiados a produzirem corantes com características que promovam boa fixação da coloração dos tecidos, oferecendo grande resistência aos agentes que causam o desbotamento (ZANONI; CARNEIRO, 2001).

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2.1.1 Matérias-primas 2.1.1.1 Água

A demanda hídrica global é fortemente influenciada pelo crescimento da população, pela urbanização, pelas políticas de segurança alimentar e energética, e pelos processos macroeconômicos, tais como a globalização do comércio, as mudanças na dieta e o aumento do consumo. Estima-se que entre 2000 e 2050 a demanda da indústria por água crescerá até 400% (UNESCO, 2018), aumentando também a produção de resíduos e efluentes industriais, que em muitos lugares contaminam e prejudicam a qualidade dos rios e oceanos.

A água é usada na indústria têxtil de diferentes maneiras. Pode ser utilizada como meio de transporte para os produtos químicos que são utilizados no processo, bem como para a remoção do excesso daqueles produtos considerados indesejáveis (TWARDOKUS, 2004). Dentro de uma indústria têxtil, mais especificamente no beneficiamento, a água é utilizada basicamente em todas as etapas, de modo direto nos processos de lavagem, tingimento e amaciamento, e de modo indireto para realizar aquecimento ou resfriamento nos processos. Salem (2010) reforça esta importância da água no processo têxtil afirmando que muitos dos problemas ocorridos no beneficiamento podem ter sido provocados pela falta de qualidade da água, que não deve ser turva, conter impurezas em suspensão ou mau cheiro. É de suma importância conhecer o pH, grau de dureza e o conteúdo de metais pesados (MONTEIRO, 2018).

A Agência Nacional de Águas – ANA realizou um estudo em 2017 em que foi estimada a demanda de água dos principais setores industriais e o que é efetivamente consumido. Entre os 24 setores estudados, a indústria têxtil ocupou o oitavo lugar em demanda de água.

As oito indústrias com maior consumo de água estão representadas na Tabela 1.

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15 Tabela 1 - Estimativa de demanda e consumo de água por setor industrial

Setor industrial Vazão retirada (m³/s)

Vazões

consumo (m³/s) Consumo (%) Fabricação de produtos

alimentícios 77,900 58,618 75,248

Fabricação de coque, de produtos derivados do petróleo e de

biocombustíveis

31,066 26,795 86,252

Fabricação de celulose,

papel e produtos de papel 25,718 3,984 15,492

Fabricação de bebidas 10,459 3,097 29,606

Metalurgia 10,407 2,551 24,508

Preparação de couros e fabricação de artefatos de couro, artigos para viagem e calçados

7,973 1,294 16,229

Fabricação de produtos

químicos 5,530 2,057 37,197

Fabricação de produtos

têxteis 5,197 1,414 27,209

Fonte: Adaptado de ANA (2017).

Lee (2009) complementa que para o tingimento de uma camiseta comum de 200 gramas são gastos entre 16 a 20 litros de água. Estes dados mostram uma elevada relação de água por material têxtil processado, o que leva ao alto volume de efluentes líquidos e carga poluente.

Um estudo realizado pela Measuring Fashion (2018) nos Estados Unidos estimou que o consumo anual de água per capita da indústria de vestuário é de aproximadamente 23.900 litros, o que equivale a cerca de 150 banhos. Em relação à medida de CO2eq, o consumo é de 442 kg per capita, o que equivale a uma viagem de carro de 2400 km. A medida de CO2eq significa “equivalente de dióxido de

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carbono”, e calcula quanto de CO2 envolvido em determinada emissão tem o mesmo potencial de aquecimento global dos gases de efeito estufa.

Toledo (2004) afirma que o potencial contaminante da indústria têxtil, em sua totalidade, é considerado médio, sendo a tinturaria e o acabamento as etapas do processo produtivo têxtil que com maior potencial contaminante.

2.1.1.2 Fibras têxteis

As fibras têxteis podem ser divididas em dois grandes grupos: fibras naturais e químicas ou manufaturadas, conforme o regulamento técnico do Mercosul sobre etiquetagem de produtos têxteis – Resolução Conmetro/MDIC n.02, de 06 de maio de 2008. A Figura 1 mostra as divisões das fibras têxteis e exemplos de cada grupo.

Figura 1 – Divisões e exemplos de fibras têxteis

Fonte: Adaptado de BASTIAN (2009).

As fibras naturais podem ter origem animal, vegetal ou mineral; já as fibras químicas consistem na transformação química de matérias-primas naturais (BASTIAN, 2009).

No Brasil, as fibras químicas vêm ganhando mais espaço a medida que se tornam mais próximas das fibras naturais em relação à aparência, toque e conforto.

Em 2016, o consumo de fibras químicas no Brasil ultrapassou as fibras naturais, conforme mostra a Figura 2.

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17 Figura 2 - Comparativo entre as fibras naturais e químicas no Brasil.

Fonte: SILVA (2019).

Isto, por um lado, é positivo, de acordo com o autor Yao Um (2014), visto que a explosão demográfica ocorreu e continua ocorrendo, o que torna as fibras naturais limitadas em termos de expansão. Com a larga utilização de terras cultiváveis para o plantio de grãos, o aumento da produção de fibras naturais no mundo já não pode mais depender exclusivamente do plantio no campo.

Por outro lado, a fim de proteger o meio ambiente, bem como a floresta e os recursos de madeira, as fibras de viscose, liocel, fibra de acetato de celulose e éster de nitrato de celulose devem ser limitadas. Assim, deve-se buscar outras matérias- primas para a fabricação das fibras artificiais, como bagaço de cana, amoreira, cânhamo, bambu, línter de algodão, palha, palha de trigo e de milho.

Yao Um (2014) complementa que também deve-se tomar cuidado com a expansão das fibras sintéticas, pois devem ser buscadas outras matérias-primas além de petróleo e gás natural, por serem recursos não-renováveis. Atualmente, a tecnologia de engenharia biológica já é adotada para transformar produtos agrícolas (hastes do milho) em etileno glicol, propileno glicol, butileno glicol e ácido tereftálico, que são todas matérias-primas para fibras sintéticas.

2.1.1.2.1 Fibras naturais

As fibras oriundas de natureza vegetal, animal ou mineral apresentam características irregulares. Sua capacidade de absorção e sua porosidade tornam a

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fibra mais sensível às variações climáticas, gerando uma sensação mais agradável no seu uso. Dessa forma, o algodão pode ser utilizado em vários tecidos: de tecidos muito delicados, como rendas, musselines, organdis, cambraias, tricolines, até tecidos mais resistentes como brins e lonas, e nos tecidos de peso médio como popeline, veludo, fustão, etc. (MONTEIRO, 2018).

Pezzolo (2009) destaca que o algodão é a fibra mais antiga cultivada pelo homem, resistindo há milênios e mantendo-se como a principal fibra têxtil do mundo por conta de suas qualidades naturais, relacionadas ao conforto, maciez e durabilidade. O autor complementa que a fibra de algodão é considerada a mais importante fibra do setor têxtil devido a seu baixo custo, sua resistência superior à lã e seu tratamento químico facilitado, que não requer grande preparação mecânica, o que facilita sua fiação, tecelagem e manipulação.

2.1.1.2.2 Fibras químicas

Pezzolo (2009) ressalta que durante muito tempo somente as fibras naturais foram usadas na tecelagem, até que houve a necessidade de criar uma matéria- prima nova que a natureza não oferecia. Em 1885, surgem as primeiras fibras químicas produzidas em laboratório, cujo objetivo inicial era copiar e melhorar as características das fibras naturais para atender as necessidades ergonômicas e de custo, de acordo com as novas aplicações dos tecidos para o trabalho e o lazer. São divididas em fibras artificiais e sintéticas.

As fibras manufaturadas artificiais são polímeros obtidos a partir de transformações da celulose, e as fibras manufaturadas sintéticas são derivadas de subprodutos do petróleo, como o náilon, a poliamida e o poliéster (KON; COAN, 2005). A manipulação dessas fibras, segundo Chataignier (2006), tem como objetivo desenvolver um produto que se aproxime das características das fibras naturais. Ela recebe características fundamentais, como absorção de umidade, resistência, maciez e flexibilidade. As principais fibras sintéticas utilizadas na confecção são o poliéster, a poliamida e o acrílico. Devido ao alto investimento da China em fábricas de fibras químicas, o preço do poliéster diminuiu significantemente, colocando-o como a fibra mais consumida no Brasil (SILVA, 2019; ABRAFAS, 2018).

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2.1.1.3 Corantes

Os corantes têxteis são compostos orgânicos ou inorgânicos, obtidos através de fontes naturais ou sintéticas, que têm por finalidade dar cor às fibras sob condições de processos predeterminados. Os corantes estão classificados de acordo com sua estrutura química ou pelo modo com que o mesmo é fixado à fibra têxtil (ZANONI; YAMANAKA, 2016). Porém, as mesmas características que conferem aos corantes a capacidade de interagir com a superfície do material e permanecer ali inalterado por períodos prolongados, podem ser responsáveis pela sua recalcitrância e toxicidade (BANAT et al., 1996).

Os corantes apresentam estruturas químicas complexas. Possuem anéis aromáticos e/ou duplas ligações responsáveis pela cor, chamados cromóforos, e também o grupo dos auxocromos, que funcionam como doadores ou aceptores de elétrons, que provocam ou intensificam a cor dos cromóforos. Ou seja, são responsáveis pela fixação do corante à fibra (SANTOS et al., 2007).

Baseado na estrutura química dos cromóforos, os corantes sintéticos são classificados em diferentes grupos, sendo o mais representativo e largamente empregado o dos azocorantes. Estes se caracterizam por apresentar grupamentos – N=N- ligados a anéis aromáticos, como mostra a Figura 3.

Figura 3 - Exemplo de grupo cromóforo (A) e auxocromo (B)

Fonte: GUARATINI; ZANONI (2000).

As classificações dos corantes de acordo com sua estrutura química estão representadas na Tabela 2.

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20 Tabela 2– Classificação dos corantes de acordo com sua estrutura química

Classe Características

Corantes Azo Substâncias que contém o grupamento (-N=N-) como grupo cromóforo. Podem ser descritos como monoazo, diazo, triazo e poliazo, de acordo com o número de grupamentos azo.

Antraquinona Estrutura composta por anéis aromáticos e grupos carbonílicos como grupo cromóforo. Apresentam brilho e estabilidade, incluindo resistência à luz, porém são caros.

Ftalocianina Compostos de coordenação macrocíclicos, conjugados constituídos por quatro anéis isoindóis, que são a junção de um anel benzênico com um anel pirrol. Assim, o cromóforo constitui de um sistema planar tetra-aza derivado de uma benzotetraporfirina.

(continua) (continuação)

Classe Características

Triarilmetano Compostos de coordenação macrocíclicos, conjugados constituídos por quatro anéis isoindóis. Onde esses anéis é a junção de um anel benzênico com um anel pirrol. Assim, o cromóforo constitui de um sistema planar tetra-aza derivado de uma benzotetraporfirina.

Fonte: SANTOS (2019).

Os corantes também podem ser classificados de acordo com seu modo de fixação à fibra, como mostra a Tabela 3. Nesta tabela, tem-se também a relação

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21

entre o substrato, a classe de corantes e seu modo de aplicação (GRCIC et al., 2014; GUARATINI e ZANONI, 2000; ZANONI e YAMANAKA, 2016).

Tabela 3 - Classificação dos corantes de acordo com sua fixação à fibra.

Classe Principais substratos

Método de aplicação

Reativos

Algodão, lã, seda e poliamida

Sítios reativos do corante reagem com os grupos funcionais da fibra através de ligações covalentes sob influência do calor e pH.

Diretos

Algodão, viscose, seda e poliamida

Tingimento por adsorção via interações de van der Waals em banhos neutros ou ligeiramente alcalinos contendo eletrólitos adicionais ou mordentes

Azoicos

Algodão, viscose, acetato de

celulose e poliéster

Corantes insolúveis em água formados sobre os poros da fibra entre um agente de acoplamento solúvel com afinidade pela fibra e um sal de diazônio também solúvel.

(continua)

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22

(continuação) Classe Principais

substratos

Método de aplicação

À tina

Algodão, viscose e lã

Insolúveis em água são reduzidos à forma leuco solúvel com ditionito de sódio em meio alcalino.

Após interação com fibra são oxidados a forma insolúvel quando em contato com ar fixando-se à fibra.

Catiônico

Lã, seda, algodão, couro e fibras acrílicas.

Pouca afinidade com fibras celulósicas

A fixação do corante à fibra acontece através dos sítios catiônicos (positivos) do corante com os sítios aniônicos (negativos) da fibra viaz interação iônica, interação de van der Waals ou pontes de hidrogênio.

O tingimento ocorre empregando usualmente ácido acético que colabora para fixação do corante à fibra e solubilidade em água

Ácidos/

Aniônicos

Poliamida, lã, seda, couro e acrílico modificado

A fixação do corante à fibra acontece em meio neutro ou ácido através dos sítios aniônicos do corante com os sítios catiônicos da fibra via interação iônica, interação de van der Waals ou pontes de hidrogênio.

Pré-

metalizados

Lã e couro

Possui pouca ou nenhuma afinidade com fibra, porém se fixa a ela com adição de um mordente, produto químico que se combina com o corante e a fibra. Os principais mordentes são derivados de cromo, como o dicromato.

Dispersos

Poliéster, acetato de celulose,

acrílico e poliamida

Tingimento sob a forma de fina dispersão aquosa, muitas vezes aplicadas com alta temperatura/pressão usualmente com auxílio de agentes dispersantes ou por processo de termofixação.

(continua)

(23)

23

(continuação) Classe Principais

substratos Método de aplicação

À cuba Algodão e viscose

Devido à falta de solubilidade são reduzidos a forma leuco (solúvel) com ditionito de sódio em banho alcalino com outros agentes (eletrólitos e sulfeto de hidrogênio ou de sódio). Após interação com fibra são oxidados a forma insolúvel quando em contato com ar fixando-se à mesma.

Fonte: SILVA (2018).

Dentre os corantes mais utilizados, um dos que recebe maior destaque é o corante índigo. É muito conhecido por ser utilizado na indústria alimentícia, mas sua principal utilização é na indústria têxtil. O índigo blue, por exemplo, é usado no tingimento de fios de algodão empregados na manufatura do jeans (PASCHOAL;

FILHO, 2005).

2.1.2 Etapas do Processo Produtivo

O processo produtivo têxtil inicia na escolha e fabricação dos fios, passa pela fabricação das malhas e só termina com a distribuição e comercialização da peça. O fluxograma geral das etapas de fabricação dos fios está ilustrado na Figura 4.

Figura 4 – Etapas do Processo Produtivo da Indústria Têxtil.

Fonte: Adaptado de MONTEIRO (2018).

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2.1.2.1 Fiação

A partir das fibras, inicia-se o processo para obtenção do fio. As propriedades físicas desta matéria-prima definem o processo de fiação a ser utilizado (FIEMG, 2014).

Tanto as fibras têxteis naturais quanto as fibras têxteis manufaturadas passam por processos de fiação semelhantes, sendo iniciados pela etapa de preparação para a fiação; posteriormente, passam por operações em que as fibras são abertas e limpas, orientadas em uma mesma direção, paralelizadas e torcidas de modo a se prenderem umas às outras por atrito (FIEMG, 2014). A Tabela 4 ilustra os principais processos desta etapa e sua finalidade básica, de acordo com o tipo de fibra.

Tabela 4 - Objetivos dos processamentos da fibra.

Principais Processos Finalidade básica Fibras Naturais

- Abertura - Carda - Passadeira - Penteadeira - Maçaroqueira - Retorcedeira - Vaporizador

Esses processos consistem basicamente em:

- Remover impurezas da fibra;

- Separar fibras de menor tamanho;

- Paralelizar, estirar e torcer as fibras para confeccionar o fio;

- Unir os fios para a formação de fios retorcidos;

- Enrolar os fios e mudar seu acondicionamento - Fixar o fio, por meio do calor

Fibras Químicas - Chips

- Extrusão - Bobinagem - Estiragem - Enrolamento - Texturização

- Elaboração dos fios;

- Estirar, torcer e unir os fios;

- Enrolar os fios, mudando seu acondicionamento

Fonte: BASTIAN (2009).

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As Figuras 5 e 6 ilustram, respectivamente, os equipamentos de carda e passadeira, citados na Tabela 4. Na carda, ocorre a limpeza mecânica das fibras, assim como o início dos processos de estiramento e torção. Já na passadeira, as fibras são paralelizadas e uniformizadas (BASTIAN, 2009).

Figura 5 - Carda industrial.

Fonte: PEREIRA (2009).

Figura 6 – Passadeira industrial.

Fonte: PEREIRA (2009).

2.1.2.2 Tecelagem

Durante o processo de tecelagem, podem ser obtidos dois produtos distintos:

o tecido plano e a malha, obtidos a partir do emprego de processos de produção

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distintos, conferindo diferentes características ao produto final como, por exemplo, a maior flexibilidade e elasticidade da malha se comparada à resistência dos tecidos planos (FIEMG, 2014). Entretanto, antes de ser iniciado o processo, os fios passam por um tratamento prévio: a urdição e engomagem.

2.1.2.2.1 Urdição

A urdição consiste em construir um sistema de fios paralelos, rigorosamente individualizados, de mesmo comprimento e com a mesma tensão, posicionados no sentido longitudinal, na exata ordem que o tecido final exige, sendo este sistema enrolado num eixo, conhecido como rolo de urdume, conforme mostra a Figura 7.

Dessa forma, o rolo de urdume pode ser posteriormente montado na parte posterior dos teares ou levado para o processo seguinte de preparação, conhecido como engomagem (FIEMG, 2014).

Figura 7 - Processo de urdição.

Fonte: FIEMG (2014).

2.1.2.2.2 Engomagem

Consiste na impregnação e revestimento dos fios com substâncias adesivas, formando um filme. A finalidade desta etapa é aumentar a resistência mecânica dos fios, tornando-os mais lisos e sem fibras projetadas (BELTRAME, 2000).

A Tabela 5 apresenta alguns tipos de engomantes e as fibras com as quais têm afinidade.

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27 Tabela 5 – Tipos de engomantes para cada fibra.

Engomante Algodão Lã Mistura de

poliéster (1) Acrílico Acetato e

Nylon Poliéster

Amido (2) X X X X

CMC (3) X X X

PVA (4) X X X X X

PVAc (5) X X X X X

Poliacrilatos X X X X X X

Poliésteres X

(1) Misturas de poliéster com algodão, lã e/ou viscose; (2) Amido e seus derivados: CMA (carboximetilamido), amido etoxilado e amido hidroxilado; (3) Carboximetilcelulose (CMC); (4)

Álcool polivinílico (PVA); (5) Acetato de polivinila (PVAc).Fonte: Alcântara e Daltin (1996).

Para a aplicação, os fios são desenrolados e mergulhados em banho contendo a goma. Na saída, passam por rolos aquecidos para retirar o excesso de goma e serem secados (BELTRAME, 2000). O processo ocorre na engomadeira, ilustrada na Figura 8.

Figura 8 – Engomadeira.

Fonte: Pereira (2009).

2.1.2.2.3 Malharias

Os teares para malharia são chamados teares circulares, pois os alimentadores são dispostos em círculos, produzindo um tecido tubular contínuo,

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conforme mostra a Figura 9. Apresentam alto rendimento, sendo também bastante versáteis, possibilitando a produção dos mais diversos tipos de tecidos. A utilização dessas máquinas permite grande eficiência produtiva, dado que as peças saem semiacabadas do equipamento (FIEMG, 2014).

Figura 9 – Foto de malharia.

Fonte: BASTIAN (2009).

2.1.2.2.4 Tecelagem de tecidos planos

Quanto aos teares para tecidos planos, são divididos em três gerações. A primeira comporta os modelos mais convencionais, em geral possuindo lançadeiras, trabalhando em menor velocidade, com limitação para tecer artigos com mais de 140 cm, mas com possibilidade de produzir qualquer tipo de tecido plano. Já os teares mais modernos, podem ser subdivididos no grupo dos teares de segunda geração, que contempla os teares de projétil e os teares de pinça, e, no grupo dos teares de terceira geração, que contempla os mais modernos equipamentos, operando por jato de ar ou jato de água. Estes teares possuem, como diferenciais, a alta velocidade de produção permitida, não apresentam restrições quanto à largura dos tecidos, possibilitando atendimento às exigências das grandes empresas confeccionistas, além de serem bastante eficientes no processo produtivo (FIEMG, 2014). A Figura 10 ilustra um exemplo de tecelagem plana.

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29 Figura 10 - Tear de tecelagem plana.

Fonte: FIEMG (2014).

2.1.2.3 Desengomagem

O processo de desengomagem consistem em retirar a goma aplicada anteriormente pela tecelagem. Este processo é necessário pois as gomas, usualmente feitas de amido, podem reagir e causar mudanças de cor no tecido, deixando-o menos absorvente (CPRH, 2001).

A remoção das gomas é realizada através de lavagem em água quente utilizando ácidos, agentes oxidantes (como persulfatos de sódio ou amônio), peróxido de hidrogênio ou enzimas amiolíticas, a depender de qual goma foi utilizada, sendo estas últimas as que encontram maior aplicação comercial (CPRH, 2001).

2.1.2.4 Tingimento

O tingimento é a etapa de coloração dos substratos têxteis através da aplicação de corantes e, por isso, é uma das etapas determinantes do sucesso comercial dos produtos têxteis, permitindo que o tecido adquira padrões de cor, transpiração e lavagem. Para garantir essas propriedades, as substâncias que conferem coloração à fibra devem apresentar alta afinidade com o tecido, uniformidade na coloração, resistência aos agentes desencadeadores do desbotamento e ainda serem economicamente viáveis (TWARDOKUS, 2004).

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O processo de tingimento pode ser dividido em três etapas: migração, absorção e difusão/fixação. Primeiramente, o corante migra do meio em que se encontra diluído para a superfície da fibra. Ao estabelecer-se o contato, inicia-se sua adsorção pelas camadas superficiais do substrato têxtil. O corante absorvido difunde-se no interior da fibra e fixa-se nela por meio de ligações iônicas, pontes de hidrogênio, forças de Van der Walls ou ligações covalentes, dependendo da natureza do material (CPRH, 2001).

Este processo pode ser efetuado diretamente em fios, tecidos ou malhas.

Geralmente, fios e malhas são tingidos em procedimentos em batelada e os tecidos planos em processos contínuos. A Figura 11 mostra um equipamento para tingimento em escala industrial.

Figura 11 - Equipamento para tingimento têxtil.

Fonte: LANGE (2004).

O tingimento do fio em bobinas dá-se pela passagem de um banho de tingimento através da bobina, onde os fios estão empacotados de foma imóvel. O tempo de contato entre o fio e o banho de tingimento é uma variável determinante no processo (LANGE et al., 2006).

2.1.2.4 Lavagem

Depois desses processos, uma lavagem em banho corrente é feita visando a retirada do excesso de desencadeadores do desbotamento, consumindo grandes volumes de água (VELOSO, 2012).

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Muitas vezes, este processo requer a utilização de produtos químicos auxiliares, como detergentes e neutralizantes. Assim, os efluentes provenientes desta etapa apresentam elevada concentração de poluentes, corantes e produtos auxiliares, sendo os maiores responsáveis pela periculosidade dos efluentes têxteis como um todo (CPRH, 2001).

2.1.2.5 Secagem

Para remoção da umidade do produto, a água é removida mecanicamente por meio de centrífugas e/ou por vaporização térmica, com o uso das secadoras (FIEMG, 2014).

Os resíduos dessa operação, além da própria água, são emissões gasosas, principalmente quando da queima de gás e, eventualmente, os amaciantes que volatilizam durante o processo térmico de secagem (CPRH, 2001).

2.1.3 Resíduos

Durante todas as etapas do processamento têxtil há geração de resíduos, que podem ser divididos como sólidos, líquidos ou gasosos. Os líquidos configuram como os mais críticos, mas todos, sem o devido controle e atenção, possuem potencial de impactos ambientais.

2.1.3.1 Resíduos líquidos

As indústrias têxteis destacam-se por utilizarem em seu processo produtivo elevada quantidade de água por quilo de tecido produzido, gerando efluentes potencialmente poluidores. Esses efluentes caracterizam-se por conter alta concentração de corantes naturais e sintéticos, que podem conter metais pesados, além de elevada DBO e sólidos totais (ALMEIDA et al., 2016).

Dellamatrice (2005) completa afirmando que os resíduos das indústrias têxteis têm baixos níveis de degradação, apresentando assim grande potencial de poluição, principalmente dos mananciais, pois as suas características químicas lhe conferem grande estabilidade, tornando-os muito persistentes no meio ambiente.

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2.1.3.2 Resíduos sólidos

Ao longo do processo produtivo têxtil, existem diversas operações que geram resíduos sólidos, desde o descaroçamento do algodão até restos de fios e tecido, variando quanto à característica e quantidade (FIEMG, 2014).

No entanto, os principais resíduos sólidos gerados na indústria têxtil são basicamente fibras celulósicas e em menor escala protéicas e poliamídicas, na forma de “tops”, fios, tecidos ou malhas, dentre outros (LANGE et al., 2006). A etapa de fiação apresenta perdas, em média, de 5%, enquanto a etapa de tecelagem apresenta perdas, em média, de 15% (FIEMG, 2014). Estes resíduos podem ser reincorporados ao processo produtivo, a partir do setor de abertura.

Outros resíduos sólidos com potencial de impacto ambiental são provenientes da queima dos combustíveis nas caldeiras. O tipo de resíduo sólido (cinzas, fuligem ou escória) depende da temperatura atingida, que pode ou não ser suficiente para fundir a cinza, enquanto a quantidade de resíduo está intimamente relacionada com o tipo de combustível utilizado. A quantidade de cinzas geradas é maior na utilização de lenha como combustível, enquanto a utilização de óleo, apesar de não gerar quantidades apreciáveis de cinzas, pode ocasionar a geração de fuligem (FIEMG, 2014).

Além destes resíduos, uma grande preocupação se refere ao lodo gerado no tratamento de efluentes, já que há uma relação direta entre a qualidade do efluente e as características do resíduo sólido (LANGE et al., 2006; CASTILHOS et al., 2011).

Os resíduos produzidos, dispostos na Tabela 6, caracterizam-se pela sua elevada toxicidade, implicando na elevação dos riscos associados à sua destinação final.

Tabela 6 – Resíduos sólidos gerados em cada etapa do processo.

Etapa do processo Resíduos sólidos gerados Fiação Cascas, fibras, fios, cones, borras de fibra

Beneficiamento Fibras queimadas, fibras retiradas durante as operações de impregnação de álcali, purga, lavagem e felpagem, pastas de estampar, telas, embalagens

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diversas, óleo térmico, banho de acabamento.

Tecelagem e/ou malharia Cones, restos do banho de goma, embalagens diversas, fibras, fios, tecidos, óleo usado.

Enobrecimento Fibras queimadas, fibras retiradas durante as operações de impregnação de álcali, alvejamento, purga, lavagem, felpagem, navalhagem e esmerilhagem, pastas de estampar, telas, embalagens diversas, óleo térmico e banho de acabamento

Etapa do processo Resíduos sólidos gerados Confecção Retalhos, embalagens diversas Caldeira, aquecedor de

fluido térmico,

compressores de ar, sistema de aclimatização

Cinzas, embalagens de produtos químicos, borra de óleo, pano com óleo, fibras retiradas na limpeza dos equipamentos.

Sistema de tratamento de efluentes

Lodo biológico, embalagens de produtos químicos.

Atividades administrativas Embalagem de papel e papelão, de plástico e de vidro, cartucho de impressoras

Fonte: Queiroz et al., (2016).

2.1.3.3 Resíduos gasosos

As principais responsáveis pelas emissões atmosféricas das indústrias têxteis são as caldeiras utilizadas para fornecimento do vapor, sendo as emissões geradas dependentes diretamente da natureza do combustível queimado, podendo liberar gases e/ou material particulado desse processo. O combustível mais utilizado por empresas do setor têxtil é a lenha, acompanhado do óleo BPF (Baixo Ponto de Fluidez). Ainda assim, ocorrem variações para o abastecimento das caldeiras, como a utilização de biomassa, gás GLP (Gás Liquefeito de Petróleo) ou óleo xisto (FIEMG, 2014)

Dentre os gases, inclui-se o dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio e monóxido de carbono (LEÃO et al., 2002). O material particulado, popularmente

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conhecido como “fuligem”, pode causar danos à saúde dos funcionários e aos moradores das proximidades das fábricas, dependendo da concentração no ambiente e do tempo de exposição.

O uso de lenha reduz a taxa de emissão de todos os poluentes associados e, além disso, se utilizada de maneira sustentável (por meio de reposição florestal), é capaz de armazenar CO2, sendo esse o principal gás vinculado ao processo do efeito estufa. No caso da utilização de caldeiras a óleo, por se tratar da utilização de um combustível fóssil, sua combustão resulta na emissão de óxidos de enxofre, principalmente o dióxido de enxofre (SO2), sendo os lavadores de gases os sistemas mais utilizados (FIEMG, 2014).

2.2- Efluentes da Indústria Têxtil

Segundo o relatório O Estado Real das Águas no Brasil – 2003/2004, a contaminação das águas de rios, lagos e lagoas quintuplicaram nos últimos dez anos, sendo a principal fonte de poluição no país o despejo de material tóxico proveniente das atividades agroindustriais e industriais. Isto se dá pela ampla utilização da água nos processos industriais: é utilizada como dissolvente ou reagente químico, na lavagem com adição de detergentes, na tinturaria ou arrefecimento (resfriamento), tornando-se inadequada para quaisquer usos.

Entre os vários segmentos de indústrias que necessitam de um tratamento posterior da água, está a indústria têxtil, que gera efluentes com uma forte coloração devido à utilização de corantes nos processos de tingimento. Além disso, apresentam grande quantidade de sólidos suspensos, elevadas concentrações de DQO (Demanda Química de Oxigênio), significativa quantidade de metais pesados, compostos orgânicos clorados e surfactantes (ARAUJO; YOKOYAMA, 2006).

A Figura 12 mostra a utilização de água nas etapas do processamento têxtil, a geração de efluentes e sua caracterização.

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35 Figura 12 – Utilização de água nas etapas do processo.

Fonte: Braile e Cavalcanti (1993).

Sendo que, na Figura 12: (a) DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio) alta, muitos sólidos e pH de neutro a alcalino; (b) e (c) pH neutro, temperatura, DBO e teor de sólidos totais elevados; (d) temperatura elevada e altos teores de DBO, alcalinidade e teor de sólidos totais; (e) DBO elevada; pH alcalino e muitos sólidos;

(f) DBO baixa, pH fortemente alcalino e poucos sólidos/ (g) pH neutro a alcalino, muitos sólidos e alta DBO; (h) elevada DBO, pH alcalino; (i) elevada DBO e pH alcalino; (j) DBO, sólidos e pH alcalino.

Nunes (2012) relata que o consumo específico de água em indústrias de tinturaria é de 20 a 60 m³ por toneladade produto fabricado. Cabe ressaltar que a quantidade de água utilizada na manufatura e os parâmetros físico-químicos do efluente gerado variam de acordo com os processos industriais empregados, do tipo de fibra e dos produtos químicos utilizados (BELTRAME, 2000; BASTIAN, 2009).

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Além de parâmetros como alta DBO e variados níveis de pH, uma forte coloração é a característica mais notória no efluente têxtil e está associada aos corantes empregados no tingimento. Mais de 700.000 toneladas de corantes são produzidas anualmente para uso nas indústrias têxteis (BURKINSHAW; SALIHU, 2013), ou seja, o setor têxtil tem uma quota de dois terços do mercado total de corante (SAFARIKOVÁ et al., 2005) e é responsável pela maior parte da produção, uso e descarte de efluentes contendo essas substâncias (DILARRI et al., 2016).

Durante a produção e consumo, cerca de 10% destes corantes são descartados em efluentes, causando diversos problemas ambientais (GHAZI MOKRI et al., 2015;

(ALMEIDA et al., 2016).

Silva (2018) relata que, nesta discussão sobre corantes, destacam-se os corantes azo, que são largamente encontrados no meio ambiente por serem os mais utilizados, e prejudicam intensamente a fotossíntese. Esses compostos apresentam grupamentos aromáticos complexos com significativa diversidade estrutural, sendo capazes de esgotar o oxigênio dissolvido, alterar a demanda bioquímica de oxigênio e causar toxicidade para a flora, a fauna e para os seres humanos. Isso ocorre devido à quebra anaeróbica das ligações azo de suas moléculas, gerando aminas aromáticas, que são muito tóxicas, cancerígenas e mutagênicas (FERREIRA et al., 2015; HOLANDA et al., 2015; JAAFARZADEH et al., 2018; SAFA; BHATTI, 2011;

SHAH, 2014; SILVA et al., 2017).

De acordo com Grcic et al. (2014), os corantes podem ter efeitos tóxicos (agudos e ou crônicos) nos organismos expostos dependendo do tempo de exposição e das suas concentrações no ambiente.

Os agravamentos da poluição dos recursos hídricos em larga escala em muitas regiões alerta e favorece as políticas de cobrança pelo uso da água, exigindo um planejamento e um manejo integrado desses recursos. De acordo com Monteiro (2018), a ONU estima que mais da metade dos rios do mundo esteja poluído pelos despejos dos esgotos domésticos, efluentes industriais e agrotóxicos.

2.3- Tratamentos de Efluentes da Indústria Têxtil

A remoção dos corantes é a principal preocupação das indústrias têxteis, devido principalmente a sua baixa degradabilidade (CERQUEIRA et al., 2009). A

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presença de corantes nessas águas impede a penetração da luz solar nas camadas mais profundas, alterando a atividade fotossintética do meio, resultando em deterioração da qualidade dessa água, diminuindo a solubilidade de oxigênio, e resultando em efeitos tóxicos sobre a fauna e flora aquática (LALNUNHLIMI e KRISHNASWAMY, 2016).

Não há um sistema geral de tratamento para efluentes com alta coloração.

Existem muitas formas de tratamento, mas devido à grande complexidade do efluente, são necessárias associações de técnicas para que o tratamento seja eficiente, tornando-se muitas vezes inviável por gerar alto custo. Desta forma, muitos estudos têm-se concentrado em aumentar a eficiência das tecnologias já amplamente conhecidas, tornando os métodos mais sustentáveis (BRILLAS e MARTÍNEZ-HUITTLE, 2015; MEHRJOUEI et al., 2015).

2.3.1- Tratamentos Físico-Químicos

Quando se trata de efluente industrial, os tratamentos físico-químicos se tornam indispensáveis já que alguns metais e bactérias são resistentes aos tratamentos biológicos (SCHROEDER, 2016). A coagulação e floculação são processos físico-químicos amplamente utilizados em indústrias para o tratamento de efluente têxtil, pois são eficientes na remoção de sólidos suspensos, fósforo, redução da demanda química de oxigênio (DQO) e da cor (KIM, 2016; ZHANG, 2018; NUNES, 2012).

Outros métodos que estão sendo bastante estudados é a adsorção, que se caracteriza por possuir alta eficiência na remoção de corantes têxteis (ALMEIDA et al., 2016), e os processos oxidativos avançados (POAs).

2.3.1.1 Coagulação e Floculação

O processo de coagulação ocorre com a adição de um coagulante químico que retira as cargas eletrostáticas negativas dos coloides, diminuindo o seu potencial repulsivo e os aglutinando. A floculação ocorre em sequência, com uso ou não de um floculante fazendo com que as partículas se organizem em flóculos de

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maior dimensão e densidade, podendo ser retirados posteriormente por filtração e/ou decantação (ZHANG, 2018). Para que haja um bom funcionamento do processo de coagulação devem ser levados em consideração alguns fatores como pH, concentração do coagulante, agitação e o tempo de sedimentação.

As indústrias têxteis empregam frequentemente a coagulação/floculação como tratamento primário precedendo tratamento biológico a fim de reduzir a carga de poluentes inorgânicos, cor, metais pesados e matéria orgânica não biodegradável do afluente da unidade de tratamento biológico. Esse design de processo leva a uma redução de custos notória, pois permite projetar uma unidade de tratamento biológico com menor capacidade volumétrica (NUNES, 2012).

Dentre os coagulantes mais estudados no tratamento de efluentes têxteis, pode-se citar a quitosana (QUADROS, 2005) e o tanino (VERMA et al.,2011).

Neste nesse método, verifica-se que existe apenas uma transferência de fase dos poluentes, que antes se encontravam na forma líquida, passando para a forma sólida, resultando numa alta produção de lodo.

2.3.1.2 Processos Oxidativos Avançados (POAs)

O crescente volume de águas residuais contendo poluentes não biodegradáveis descartados no ambiente aquático diariamente exige a busca pelo desenvolvimento de novas tecnologias de descontaminação, que sejam limpas e seguras. Nesse contexto os processos oxidativos avançados podem ser utilizados no tratamento da água contendo corantes, pois possuem elevado potencial para degradar, seja parcialmente ou totalmente, essas moléculas que não são completamente degradadas em sistemas biológicos de tratamento (MALDONADO et al., 2007).

Embora existam diferentes sistemas de reação para os processos oxidativos avançados, todos eles são caracterizados pela produção de radicais hidroxila (-OH), o qual é capaz de mineralizar praticamente qualquer molécula orgânica, produzindo CO2, H2O e íons inorgânicos não tóxicos ou com baixa potencialidade toxicológica (TEIXEIRA; JARDIM, 2004; MALDONADO et al., 2007).

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2.3.1.3 Adsorção

A adsorção é um método de tratamento físico-químico, na qual um material adsorvente irá retirar moléculas específicas (adsorbato) de um meio líquido. Essa remoção de moléculas específicas é por interações variadas, podendo ser interações físicas ou químicas específicas (ALMEIDA et al., 2016).

Em geral a adsorção é considerada uma técnica superior em termos de custo, simplicidade de concepção e funcionamento, disponibilidade, eficácia, e a sua não geração de substâncias tóxicas após o tratamento (CHOY et al., 2000). Uma das principais vantagens da adsorção é a total remoção da molécula do contaminante, não deixando nenhum subproduto tóxico no efluente (DILARRI et al., 2016).

Outra vantagem da adsorção é a possibilidade de utilizar um resíduo já existente como material adsorvente. Vários resíduos já foram testados como possíveis adsorventes, como por exemplo, cascas de alimentos, resíduos agrícolas e industriais como serragem, cinzas, entre outros (SHARMA et al., 2011). Amorim (2010) e Lucena et al. (2019) estudaram a utilização de resíduos siderúrgicos no tratamento de efluentes líquidos, e constataram que este material possui elevado potencial para remoção de cor e reaproveitamento dos efluentes.

Desta forma, a adsorção é uma técnica viável para se tratar efluentes contaminados com corantes; porém, é necessário estudar o composto contaminante presente no efluente, bem como o material adsorvente utilizado, para conseguir obter máxima eficiência da técnica. Quando feita corretamente, a adsorção se torna uma das melhores opções para se tratar efluentes têxteis a nível industrial (CHIOU et al., 2007).

2.3.1.3.1 Adsorção utilizando resíduos siderúrgicos

O desenvolvimento de adsorventes efetivos e de baixo custo para a remoção de poluentes orgânicos tem sido extensivamente pesquisado. Os resíduos siderúrgicos têm despertado grande interesse por serem gerados em elevadas quantidades anualmente e não possuírem reaproveitamento direto. O reuso direto desses resíduos nos fornos siderúrgicos é impraticável, uma vez que alguns

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elementos contaminantes, por exemplo, zinco, chumbo e metais alcalinos, podem provocar dificuldades operacionais no alto-forno (JAAFAR et al., 2011). A Figura 13 mostra em que ponto do processo são gerados os resíduos siderúrgicos.

Figura 13 - Geração de resíduos durante o processo siderúrgico.

Fonte: Oliveira (2014).

Além da problemática do alto volume de resíduos siderúrgicos gerados, estes materiais se tornam atraentes para utilização como adsorventes por apresentarem em sua composição elevadas concentrações de óxido de ferro e carbono. A predominância desses elementos nas partículas dos resíduos favorece o processo da adsorção, possibilitando a ocorrência de diferentes mecanismos de adsorção, como ligações químicas, troca de ligantes e interações eletrostáticas e hidrofóbicas (STUMM, 1992)

Amorim (2010) estudou a utilização do resíduo siderúrgico em tratamento de efluente industrial através da adsorção, em que o resíduo siderúrgico atuou como o adsorvente e o efluente industrial como o adsorvato, e obteve completa descoloração dos efluentes utilizando alta dosagem do resíduo utilizado (120 g/L) com tempo de contato total de 30h. Além desta descoloração, também foi atingida a remoção total do COT - Carbono Orgânico Total - das amostras utilizadas.

Oliveira (2014) percebeu a influência do pH no processo de adsorção ao realizar um experimento com efluentes industriais com corantes como adsorvatos e

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os resíduos siderúrgicos como adsorventes. Obteve-se a maior taxa de remoção de cor na faixa de pH igual a 3; nesta faixa, além disso, também atingiu remoção de 75% da DQO do efluente industrial estudado.

Gonçalves (2018) concluiu em seus estudos, que a eficiência da remoção de cor pela adsorção utilizando resíduos siderúrgicos varia de acordo com a estrutura do corante; o processo se mostrou promissor em corantes do tipo azo, mas não obteve tanta eficiência para corantes com estruturas mais complexas, como é o caso do Verde de Bromocresol.

2.3.2- Tratamento Biológico

Entre os diferentes tratamentos conhecidos, os tratamentos biológicos são considerados alternativas melhores para a remoção de corantes sintéticos de efluentes por possuírem menor custo de tratamento, alta eficiência e gerar menos poluição secundária (TAN et al., 2016). Em geral, baseiam-se na biorremediação, ou seja, um determinado microrganismo pode transformar diferentes substâncias químicas tóxicas em formas menos nocivas.

Os tratamentos biológicos permitem o tratamento de grandes volumes de efluentes transformando compostos orgânicos tóxicos em CO2 e H2O ou CH4 e CO2, com custos relativamente baixos. Além disso, os diversos microrganismos existentes nas unidades de tratamento podem tanto realizar a descoloração dos corantes, quanto remover a matéria orgânica e outros compostos recalcitrantes (CARVALHO, 2016). Entretanto, suas aplicações são geralmente restritas. O tratamento biológico requer uma grande extensão de área e é limitado pela sensibilidade das variações diurnas. Estudos de biodegradabilidade indicam a possibilidade de redução da DQO e DBO dos efluentes por tratamentos biológicos (FURLAN, 2008).

A combinação de tratamento anaeróbio com tratamento aeróbio tem apresentado eficiência, principalmente com relação à degradação de corantes tipo azo, que são muito utilizados nas indústrias têxteis (AFTAB et al., 2011).

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2.3.2.1 Tratamentos anaeróbios

A biodegradação faz referência ao processo onde determinado microrganismo presente no ambiente, é capaz de converter uma molécula química complexa em uma molécula mais simples. Essas moléculas são utilizadas por esses microrganismos como fonte de carbono, a fim de se obter energia necessária ao seu crescimento e manutenção do metabolismo.

A capacidade de certos microrganismos para degradar substâncias orgânicas tóxicas é um fato bem documentado. Em essência, o tratamento biológico anaeróbio fundamenta-se na utilização dos compostos tóxicos de interesse como substrato para o crescimento e a manutenção de microrganismos. A grande motivação de todos os pesquisadores envolvidos em estudos de biodegradação pode ser expressa pela busca contínua de microrganismos versáteis, capazes de degradar de maneira eficiente um grande número de poluentes a um baixo custo operacional. Na prática, sabe-se que isto é muito difícil, principalmente em função da diversidade, concentração e composição de espécies químicas presentes em cada efluente (KUNZ et al, 2002).

2.3.2.2 Tratamentos aeróbios

De acordo com Rosa, Fraceto e Moschini-Carlos (2012), o tratamento biológico por lodos ativados é o mais utilizado pela maioria das indústrias para degradação da matéria orgânica do efluente, principalmente na indústria têxtil. É constituído por um tanque de aeração em que o afluente é misturado com o lodo ativado por microrganismos (bactérias, fungos e protozoários), agitado e aerado, ocorrendo a oxidação da matéria orgânica para, em sequência, passarem por sedimentação em decantadores e serem novamente separados. A maior parte do lodo (biomassa) é recirculada de volta para o tanque de aeração, conforme mostrado na Figura 14, e os microrganismos continuam no meio por um longo tempo, e a menor parte é retirada para tratamento específico.

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43 Figura 14 – Tratamento por sistema de lodos ativados.

Fonte: Adaptado de Jordão e Pessoa (2011).

Esse tipo de tratamento é extremamente eficiente na remoção de matéria orgânica. No entanto, a eficiência na remoção de cor varia apenas de 10% a 30%, principalmente devido à adsorção do corante à biomassa (KUNZ et al., 2002).

2.4 Legislação de Efluentes Têxteis

Para que os efluentes industriais sejam descartados em corpos hídricos, é necessário que obedeçam a alguns padrões impostos na legislação. Deste modo, a legislação deve ser clara quanto aos parâmetros e deve haver acompanhamento dos órgãos ambientais para que seja garantido o cumprimento da lei.

No caso do Brasil e especificamente Minas Gerais, existem dois órgãos principais responsáveis por regular os padrões dos efluentes a serem lançados: o CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente – e o COPAM – Conselho Estadual de Política Ambiental.

2.4.1 CONAMA

O Conselho Nacional do Meio Ambiente - CONAMA é o órgão consultivo e deliberativo do Sistema Nacional do Meio Ambiente - SISNAMA. Entre suas competências estão deliberações, sob a forma de resoluções, proposições,

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recomendações e moções, visando o cumprimento dos objetivos da Política Nacional de Meio Ambiente (MMA, 2019).

A Resolução nº 237, de 19 de dezembro de 1997, lista a indústria têxtil como uma das atividades que necessita de licenciamento ambiental devido a seu potencial poluidor e de degradação ao meio ambiente. Diante disto, uma das resoluções que pode ser citada para tratar da disposição de efluentes líquidos é a Resolução nº 430, de 13 de maio de 2011. Esta resolução determina as condições, parâmetros, padrões e diretrizes para o lançamento de efluentes em corpos de água receptores, que só deverá acontecer após o devido tratamento, e vem para complementar a Resolução n° 357, de 17 de março de 2005 (CONAMA, 2011).

Um ponto muito importante sobre os efluentes que serão lançados é que não poderão conferir às águas receptoras características capazes de causar efeitos letais ou alteração de comportamento, reprodução ou fisiologia da vida, bem como de restringir seus usos previstos, o que é destacado no artigo 34 desta Resolução (CONAMA, 2011).

São abordadas, então, as condições que devem ser obedecidas para o lançamento dos efluentes diretamente nos corpos hídricos receptores. Algumas destas condições são dispostas na Tabela 7.

Tabela 7 – Condições de Lançamentos para efluentes industriais.

Parâmetro analisado Condições de Lançamento

pH 5 < pH < 9

Temperatura Inferior a 40ºC

Materiais sedimentáveis Até 1 mL/L

Regime de lançamento Vazão máxima de até 1,5 vez a vazão média de atividade do efluente DBO (5 dias a 20ºC) Remoção mínima de 60% de DBO

Fonte: CONAMA (2011).

A resolução ainda determina que os próprios responsáveis pela fonte poluidora deverão realizar o controle e monitoramento dos efluentes lançados nos

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